基于正交设计的土质相似材料配比试验研究

以黏土、重晶石粉、粉细砂和膨润土为原材料,配制振动台模型试验中的土质相似材料,并基于正交设计方法,通过直接剪切与压缩试验,对影响土质相似材料物理力学参数的各配比因素进行敏感性分析.结果表明,不同配比相似材料的参数取值范围较广,能够满足大部分模型试验对土质相似材料的要求.研究成果可为类似模型试验土质相似材料的配比选取提供参考.     

基于正交设计的Ⅳ级弱膨胀性围岩相似材料试验研究

为了研制适用于隧道模型试验的Ⅳ级弱膨胀性围岩相似材料,运用正交试验设计理论,以细砂、黏土、膨润土、石灰和水作为原材料,设计了四因素四水平的正交试验方案,进行了称重、直剪、自由膨胀率和干燥饱和吸水率试验,获得了不同配比相似材料的物理力学参数指标。试验结果表明:相似材料在不同配比下的参数指标变化范围较广,能够满足相似材料所需的参数指标要求;运用极差法分析了各因素对相似材料参数的影响程度和趋势,发现相似材料的重度变化主要体现在随骨料增加而增大,黏聚力与内摩擦角变化主要体现在随含水率增大而减小,自由膨胀率与干燥饱和吸水率变化主要体现在随膨润土减少而减小。     

隧道爆破力学模型相似材料配比的正交试验

以砂岩作为模拟对象,研究满足隧道爆破力学模型试验要求的相似材料配比问题.基于正交试验法,选取石英砂、重晶石粉、石膏、水泥和水为相似材料,设置以石英砂/固体、水泥/石膏、重晶石粉/(重晶石粉+石英砂)的质量比为3个因素,每个因素3个水平,共9组配比的正交试验方案.通过室内试验,得到相似材料的密度、单轴抗压强度、弹性模量和声波波速的实测数据.试验结果表明:相似材料的物理力学参数分布范围较广,可满足不同隧道模型试验对相似材料的配比要求.利用极差敏感分析法分析各因素对相似材料参数的敏感性,并通过各因素对相似材料参数影响的直观分析图,分析各因素对相似材料物理力学参数的影响规律.对试验数据进行多元线性回归分析和室内试验,发现最优配合比下的相似材料与原型砂岩的单轴应力-应变曲线具有相似的脆性破坏特征;相似材料物理力学参数的设计值和实测值误差较小.     

基于正交设计的膨胀岩相似材料试验研究

为了能够较准确配制出膨胀岩的膨胀性相似材料,以满足小比例相似模型试验的需要,采用正交试验的方法对膨胀岩的膨胀性相似材料配比进行研究.试验以砂、膨润土、石灰、外加剂(羟丙基甲基纤维素)及拌合用水为材料,采用自由膨胀率和体积膨胀量为直接指标,干燥饱和吸水率为间接指标,并考虑单轴抗压强度,设计4因素4水平的试验方案.试验结果表明,本次试验的配合比可用于膨胀性岩石的相似材料模型试验,为膨胀岩实验室模拟研究提供较为理想的材料.     

Ⅳ级弱膨胀围岩相似材料的试验研究

为了研制Ⅳ级弱膨胀围岩的相似材料,选取河砂、黏土、膨润土和自来水为原料,利用正交试验设计方法,设计了一个L16(43)三因素四水平正交试验方案,并通过称重、直剪、自由膨胀率和干燥饱和吸水实验,得出了各配比的控制指标值,利用极差法分析影响各控制指标的主要因素;试验结果表明:相似材料正交试验的指标值变化范围很大,能够满足相似材料的各项指标要求;含水率是影响黏聚力、内摩擦角的主要因素,膨润土的含量是影响自由膨胀率和干燥饱和吸水率的主要因素。     

基于正交设计的底板注浆加固影响因素试验研究

为研究影响工作面底板注浆加固效果的3个典型因素(底板裂隙率、注浆材料配比、隔水层厚度)的综合作用,探索注浆加固机理,应用正交设计方法对注浆后工作面开采过程进行相似模拟试验,观测底板应力、位移、底板破坏深度、底板岩层弹性模量等指标,采用极差分析法分析各因素的敏感性,得到各观测指标的主控因素.研究结果表明:正交试验不同组合下各观测指标变化范围较大,其中底板裂隙率对底板应力及底板岩层弹性模量起主控作用,隔水层厚度对底板位移及底板破坏深度起主控作用,而注浆材料配比对底板岩层弹性模量也有一定影响,并作出直观分析图分析了各因素对观测指标的影响规律.     

基于正交设计的高重度相似材料三轴压缩试验研究

为获取高重度岩体材料在一定强度围压下的力学参数影响因素,应用正交设计方法,以骨料含量、重骨料比、粗细颗粒比、胶结材料比为4因素,每个因素设置3个水平,共设计了9组相似材料配比方案,分别进行三轴压缩试验,绘制其应力-应变曲线,测量并计算出不同配比下相似材料的密度等7项力学参数.通过敏感性分析得到4因素对各力学参数的定性影响规律,为后续大量的比较试验研究提供理论依据.     

基于地质力学模型试验的岩体相似材料配比研究

为了确定适用于模拟实际工程岩体的相似材料及其配比,以相似材料中重晶石粉、膨润土和胶水的质量占比为研究对象,根据地质力学模型试验的相似原理,设计了4种配比试验。通过单轴压缩试验获得了不同配比下相似材料的应力-应变曲线,采用最小二乘法进行曲线拟合得出其变形模量,并与实际工程岩体进行对比,然后对相似材料中的各组分进行敏感性分析,确定了该试验所采用的最终配比。结果表明:重晶石粉∶膨润土∶胶水=12∶0.3∶1.5(工业胶∶水=1∶2)时,重晶石粉、膨润土和工业胶的质量占比分别为89.96%、2.17%和3.63%,该配比下相似材料密度为2.0 g/cm~3时,相应的变形模量和抗压强度分别为87.45、0.686 MPa。因此,该配比下的相似材料能够模拟力学参数范围大的岩体,可以为地质力学模型试验提供依据。     

高填土涵洞相似材料的试验研究

基于相似理论和量纲分析法,推导出相似指标,并作为试验相似与否的判定原则.以砂、石膏、硅藻土混合物为相似材料,进行相似材料模拟试验.用正交法设计初次试验,用抗压强度相似指标控制试验的相似程度.通过极差分析,得出材料力学指标4个影响因素的重要程度,并在此基础上小范围调整配比进行二次试验,得到符合力学相似指标要求的材料配比.用上述试验设计方法替代全面试验法,可以通过最少的试验次数得到符合相似指标要求的材料配比,大大减少试验次数和时间.试验得出的相似材料配比与力学指标的变化规律,对实际工程相似材料模拟具有一定的参考意义.     

隧道围岩体相似材料试验研究

采用正交试验法得到了模拟围岩的合适相似材料及其配比,对相似材料中松香酒精溶液质量分数、机油含量、重晶石粉与砂的质量比及胶结剂占总质量比例等方面进行了研究。试验表明,配制的模型材料能满足Ⅳ级和Ⅴ级原型围岩物理力学参数相似关系,为以后模型试验研究提供了一定的参考依据。     

千将坪滑坡物理模型试验相似材料研究

结合千将坪滑坡模型试验,对千将坪滑坡土体相似材料进行了研究.试验以相似三理论为指导得出了相似判据,并采用均匀设计方法确定出材料的配比,最后,采用模糊综合评判法对相似材料的相似性进行了比较,并最终确定出最佳相似材料.试验结果表明,砂、粘土、膨润土所制成的相似材料具有与千将坪滑坡土体相似的物理性质,用来在模型试验中模拟滑坡土体是合适的.     

不同黏土矿物对岩石相似材料性质的影响

岩石相似材料配比中水敏材料的合理选择是开展水岩劣化作用下岩体工程大型物理模型实验研究的重要基础与前提。从研制适用于开展水岩作用相关物理模型试验相似材料的角度出发,以石英砂、重晶石粉为骨料,水泥、石膏为胶结材料,分别添加膨润土、伊利石粉、高岭土作为水敏性调节剂来制作岩石相似材料,开展了单轴压缩、直剪以及水理性试验,获得了不同配比相似材料的物理力学参数和水理性质指标,并采用单因素控制法深入分析了不同黏土矿物类型与不同掺入量对相似材料试样物理力学性质与水理性质的影响。结果表明：(1)添加黏土矿物的相似材料,其物理力学参数分布范围广,能满足岩石相似材料的需求;(2)黏土矿物的添加显著改变了试样的物理力学性质,随着其掺入量的增加,试样密度、抗压强度、弹性模量以及黏聚力整体呈下降趋势,内摩擦角呈增大趋势,其中膨润土的影响程度强于伊利石粉和高岭土;(3)含有膨润土的相似材料相对于其他黏土矿物吸水率更大,更易于发生崩解,更适合作为研究水岩相互作用的物理模型试验相似材料的水敏性添加剂。该研究成果可为研制适用于开展水岩相互作用的物理模型试验相似材料提供参考。     

自密实混凝土配合比的工艺性试验研究

针对寒冷地区的材料特点,应用吉林地区的原材料进行免振捣自密实混凝土的试验研究。以砂率、胶凝材料用量、粉煤灰掺量、水胶比这4个因素做正交试验,选择配合比参数,经过正交试验分析,得出同时满足工作性能和力学性能的自密实混凝土配合比。     

模糊综合评价法在矸石山绿化评价中的应用

为了确定矸石山绿化方向,利用模糊综合评价法对其适宜性进行评价。根据模糊综合评价原理,建立矸石山绿化评价模型。选取影响评判矸石山绿化的因素(坡度、地表组成物质、覆土厚度、灌溉条件、排水条件、土壤肥力)为评价因子,选矸石山绿化适宜性评价模式(林地、耕地、果园、草地)为评价等级,建立模糊综合评价隶属度矩阵,确定各评价因素权重,根据最大隶属度原则得出评价结果是草地评价。分析新邱区矸石山绿化草地评价应用效果,结果表明:该方法符合实际,模糊综合评价方法能为矸石山绿化提供比较合理的绿化方案。     

基于平行黏结模型的类岩石材料宏细观参数影响

为了研究材料宏观力学特性与细观参数的关系并进行细观参数标定,将平行黏结模型作为颗粒的接触模型,对颗粒流程序中的细观参数进行正交试验设计,结合室内试验确定类岩石材料的细观参数。结果表明:类岩石材料宏观弹性模量主要由颗粒模量、平行黏结模量以及半径乘子影响;法向黏结强度与切向黏结强度共同影响抗压强度,且不同黏结强度比对裂纹的分布有影响;泊松比主要由颗粒刚度控制,且颗粒刚度越大,剪切裂纹占比越大。物理试验与数值模拟的峰值应力接近,应力-应变曲线基本吻合,裂纹扩展形态一致,表明细观参数结果可靠,为其他岩石材料颗粒流模拟提供借鉴。     

TC4钛合金高速铣削参数的模糊正交优化

为了充分考虑切削加工参数优化中的不确定性问题,该文提出了一种适用于TCA钛合金高速铣削参数优化的“非确定性的”模型,即模糊正交优化模型。该模型以切削力恒定和较高的金属去除率的模糊综合值作为目标函数,找出了最佳切削用量。实验和仿真表明：该模型得到的最佳切削用量与实验的分析结果和生产现场的经验分析结果一致性好。该模型实用性强、精度高、易于编程,对于指导实际生产、实现智能加工具有重要意义。     

岩石边坡生态种植基强度的正交试验

采用正交实验, 在种子能够发芽的前提下, 研究水泥(A)、土壤(B)、腐殖质(C)和水(D)4个因素在不同水平下对基材无侧限抗压强度的影响. 通过正交试验确定了不同龄期时4种因素对基材的影响顺序、各因素的显著性水平及混合基材的优化配比方案. 研究结果表明: 龄期为3 d和7 d时, 4种因素对基材无侧限抗压强度影响顺序从大到小依次为: 水泥、土、腐殖质、水;14 d和28 d影响的顺序分别为: 水泥、腐殖质、土、水和水泥;腐殖质、水、土;龄期为3 d和7 d时, 应选取的基材最佳配比分别为A2B2C1D4和A2B2C2D4;龄期为14 d和28 d时, 应选取的基材最佳配比均是A2B2C2D3;对基材1周内无侧限抗压强度有显著性影响的因素是水泥, 对基材2周后有显著性影响的因素除了水泥外, 还有腐殖质.     

滑坡相似材料试验结果优化理论研究

在运用模糊综合评判确定的滑坡相似材料试验配合比隶属度基础上，利用方差分析确定各因素的数学优化区间，结合变量有上下界的改进单纯形法获得技术、经济上的最佳配合比，解决了统计优化理论不能在连续区间寻优的缺点，这对从事滑坡相似材料研究具有一定实际意义。